海上油田氣驅(qū)篩選指標(biāo)界限及潛力評(píng)價(jià)研究

謝曉慶 康曉東 曾楊 石爻陳國宏 杜慶軍

(1. 海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100028； 2. 中海油研究總院有限責(zé)任公司， 北京 100028; 3. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司， 天津 300450;4. 中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 山東 青島 266580)

海上油田氣驅(qū)篩選指標(biāo)界限及潛力評(píng)價(jià)研究

謝曉慶1,2康曉東1,2曾楊1,2石爻1,2陳國宏3杜慶軍4

(1. 海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100028； 2. 中海油研究總院有限責(zé)任公司， 北京 100028; 3. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司， 天津 300450;4. 中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 山東 青島 266580)

南海近海西部和珠江口盆地東部海域油藏儲(chǔ)層物性與原油性質(zhì)較好，產(chǎn)能較高，但部分油藏已進(jìn)入高含水開發(fā)階段，產(chǎn)量遞減幅度大。為了進(jìn)一步提高原油采收率，通過累積頻率的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法建立CO2混相驅(qū)、CO2非混相驅(qū)、烴類混相驅(qū)、烴類非混相驅(qū)等氣驅(qū)提高采收率技術(shù)的油藏篩選指標(biāo)界限體系，對(duì)候選區(qū)塊進(jìn)行篩選，通過數(shù)值模擬預(yù)測(cè)氣驅(qū)效果。研究表明，適宜采用氣驅(qū)技術(shù)的多個(gè)區(qū)塊主要分布在南海近海西部潿洲和珠江口盆地東部惠州油田群，提高采收率的潛力巨大。

氣驅(qū)； 篩選指標(biāo)界限； 潛力評(píng)價(jià)； 累積頻率方法； 提高采收率

氣驅(qū)油藏篩選指標(biāo)主要包括地層原油黏度、地層原油密度、原油重度、混相壓力、油藏深度、油層厚度、油層壓力、油藏溫度、滲透率、剩余油飽和度、儲(chǔ)油層、井網(wǎng)、地層傾角等參數(shù)。其中，原油重度、混相壓力、油藏深度被認(rèn)為是最重要的幾項(xiàng)參數(shù)[1-10]。這些篩選指標(biāo)受到技術(shù)條件的限制，更受到經(jīng)濟(jì)條件的約束。從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，石油采收率低，可能無法收回投資和成本。從技術(shù)條件來考慮，具有較大經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)的油藏表現(xiàn)為：有活動(dòng)水驅(qū)或大氣頂；殘油飽和度低；密度低或有大量裂縫。

本次研究采用統(tǒng)計(jì)分析、油藏?cái)?shù)值模擬等方法，基于油藏靜態(tài)參數(shù)、動(dòng)態(tài)參數(shù)、海上油田開發(fā)條件，建立海上油田氣驅(qū)提高原油采收率技術(shù)油藏篩選指標(biāo)體系和篩選標(biāo)準(zhǔn)，通過數(shù)值模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)海上油田氣驅(qū)提高采收率方法的資源潛力評(píng)價(jià)。

1 氣驅(qū)提高采收率篩選指標(biāo)界限

按照氣驅(qū)的主要影響因素，可將氣驅(qū)油藏篩選指標(biāo)劃分為油藏性質(zhì)和原油性質(zhì)參數(shù)。油藏性質(zhì)參數(shù)包括初始含油飽和度、孔隙度、滲透率、油藏深度、壓力、儲(chǔ)層厚度、油藏溫度、地層傾角、非均質(zhì)性、潤濕性；原油性質(zhì)參數(shù)包括原油黏度、密度、混相壓力。通過調(diào)研分析氣驅(qū)采收率對(duì)各因素的敏感程度，篩選出孔隙度、初始含油飽和度、油藏深度、儲(chǔ)層厚度、地層傾角、原油黏度、原油密度等7個(gè)參數(shù)作為篩選指標(biāo)，建立了適合注氣油藏的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

針對(duì)部分影響因素相關(guān)性較強(qiáng)的特性，采用當(dāng)前氣驅(qū)篩選指標(biāo)界限常規(guī)研究方法，即通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法確定氣驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)的研究成果[11]，建立了一套世界氣驅(qū)油藏靜態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用累積頻率的方法來確定適合注氣開發(fā)的參數(shù)范圍(見圖1)。

圖1 累積頻率分布曲線

1.1 CO2混相驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限

根據(jù)《2010 Worldwide EOR Survey》，統(tǒng)計(jì)世界上107個(gè)CO2混相驅(qū)油藏的初始含油飽和度、油藏深度、儲(chǔ)層厚度等靜態(tài)參數(shù)。其中，各參數(shù)齊全的油藏有23個(gè)，采用項(xiàng)目數(shù)累積頻率法確定其篩選指標(biāo)的界限(見圖2)。

地層傾角和油層厚度參數(shù)較少，難以通過上述方法確定參數(shù)界限。注入氣與油水密度差異較大，儲(chǔ)層厚度的增大會(huì)造成嚴(yán)重的重力分異現(xiàn)象和重力舌進(jìn)現(xiàn)象，表現(xiàn)為縱向上的氣體超覆流動(dòng)和平面上的竄流，使得波及體積系數(shù)大大降低。因此，儲(chǔ)層厚度越小越好，一般要求小于10 m。對(duì)于油藏傾角，可在傾斜油藏頂部注氣，充分利用重力分異作用，使注入氣從頂部向下穩(wěn)定驅(qū)替，可大大提高波及體積系數(shù)，降低殘余油飽和度。油藏傾角越大，氣驅(qū)開發(fā)效果越好，但沒有明確界限范圍。

圖2 CO2混相驅(qū)靜態(tài)參數(shù)累積頻率曲線

綜上所述，可以確定CO2混相驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限(見表1)。

表1 CO2混相驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限

1.2 CO2非混相驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限

《2010 Worldwide EOR Survey》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，世界上CO2非混相驅(qū)油藏集中于中國陸上油田，目前沒有明確的CO2非混相驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限。在此，結(jié)合國內(nèi)外調(diào)研的結(jié)果，確定了CO2非混相驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限(見表2)。

1.3 烴類混相驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限

《2010 Worldwide EOR Survey》中統(tǒng)計(jì)了世界上39個(gè)烴類混相驅(qū)油藏的初始含油飽和度、油藏深度、儲(chǔ)層厚度、地層傾角、原油黏度、原油密度等靜態(tài)參數(shù)。其中，各參數(shù)齊全的油藏有12個(gè)，在此采用累積頻率法確定各篩選指標(biāo)的界限(見表3、圖3)。

表2 CO2非混相驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限

表3 烴類混相驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限

1.4 烴類非混相驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限

目前，世界烴類非混相驅(qū)項(xiàng)目較少，主要是由于其難以達(dá)到較理想的提高采收率效果，同時(shí)費(fèi)用相對(duì)較高。在此，統(tǒng)計(jì)了世界上22個(gè)烴類非混相驅(qū)油藏的初始含油飽和度、油藏深度、儲(chǔ)層厚度、地層傾角、原油黏度、原油密度等靜態(tài)參數(shù)。其中，各參數(shù)齊全的油藏有9個(gè)，采用累積頻率法確定各篩選指標(biāo)的界限(見圖4)。

圖4 烴類非混相驅(qū)靜態(tài)參數(shù)累積頻率曲線

烴類非混相驅(qū)原油黏度適用范圍較寬，但目前開發(fā)的油田中均為低黏油藏。根據(jù)調(diào)研，確定烴類非混相驅(qū)原油黏度界限小于200 mPa·s。綜上所述，可以確定烴類非混相驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限(見表4)。

表4 烴類非混相驅(qū)油藏篩選指標(biāo)界限

2 南海近海西部和東部油區(qū)氣驅(qū)開發(fā)篩選及潛力評(píng)價(jià)

按照油藏的地質(zhì)特征，將中國南海近海的油氣田分為2類：一種是以海相砂巖為主的中小型油田；另一類是以復(fù)雜斷塊為主(包括潛山和特殊巖性)的復(fù)雜油氣田。

海相砂巖為主的中小型油田主要分布在南海東部珠江口盆地，如惠州油田群、西江油田群和陸豐油田群，以及南海西部北部灣盆地的潿洲11-4油田、文昌13-1、文昌13-2油田。此類油田的地質(zhì)特征是，構(gòu)造簡(jiǎn)單、完整，儲(chǔ)層以海相砂巖為主，分布穩(wěn)定，物性好，含油井段長，油層多。流體性質(zhì)好，以中低黏度輕質(zhì)原油為主。

復(fù)雜油氣田，有東海油氣區(qū)的平湖油氣田和南海西部北部油氣區(qū)的潿10-3、潿12-1。其地質(zhì)特征是構(gòu)造非常復(fù)雜，形式多樣，斷層很多，斷塊面積不同，儲(chǔ)量規(guī)模和含油面積較小，埋藏較深。儲(chǔ)集巖類型多，物性較差。油水關(guān)系復(fù)雜，油氣藏類型多。流體性質(zhì)較好，一般都是輕質(zhì)原油，黏度低。

根據(jù)確定的油氣藏參數(shù)篩選指標(biāo)界限，對(duì)南海近海西部和東部候選區(qū)塊進(jìn)行篩選。主要參數(shù)包括含油飽和度、原油黏度、油藏深度、有效厚度、原油密度、油藏壓力和滲透率。篩選結(jié)果表明，目前發(fā)現(xiàn)的60個(gè)南海近海西部和東部油田中，除WS1-4區(qū)不適合外，其余59個(gè)油田均適合CO2非混相驅(qū)開發(fā)。

通過數(shù)值模擬，以海上平臺(tái)壽命為30年進(jìn)行計(jì)算，預(yù)測(cè)氣驅(qū)相對(duì)水驅(qū)的采收率提高幅度。結(jié)果如下：烴類混相驅(qū)14.64%；烴類非混相驅(qū)8.49%；CO2混相驅(qū)10.78%；CO2非混相驅(qū)7.06%。據(jù)此結(jié)合各油田地質(zhì)儲(chǔ)量，可以預(yù)測(cè)其增加的可采儲(chǔ)量。

通過上述篩選結(jié)果，結(jié)合各氣驅(qū)方式的提高采收率預(yù)測(cè)結(jié)果，得到南海近海西部和東部候選氣驅(qū)區(qū)塊氣驅(qū)潛力評(píng)價(jià)結(jié)果。其中，烴類混相驅(qū)區(qū)塊19個(gè)，增加可采儲(chǔ)量約2 462.8×104m3；烴類非混相驅(qū)區(qū)塊23個(gè)，增加可采儲(chǔ)量4 833.0×104m3；CO2混相驅(qū)區(qū)塊21個(gè)，增加可采儲(chǔ)量1 844.8×104m3；CO2非混相驅(qū)區(qū)塊59個(gè)，增加可采儲(chǔ)量5 640.2×104m3。

3 結(jié) 語

通過累積頻率的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法明確了CO2混相驅(qū)、CO2非混相驅(qū)、烴類混相驅(qū)、烴類非混相驅(qū)等氣驅(qū)提高采收率技術(shù)的油藏篩選指標(biāo)界限值。 根據(jù)確定的氣驅(qū)油藏參數(shù)篩選指標(biāo)界限，對(duì)南海近海西部和東部候選區(qū)塊進(jìn)行篩選，并通過數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行氣驅(qū)潛力評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，南海近海西部和珠江口盆地東部海域油藏有多個(gè)區(qū)塊適用氣驅(qū)開采。這些區(qū)塊主要分布在南海近海西部潿洲和東部惠州兩個(gè)油田群，提高采收率的潛力巨大，平均提高采收率幅度7%以上。本次研究為擴(kuò)大氣驅(qū)提高采收率技術(shù)在海上油田的應(yīng)用規(guī)模提供了技術(shù)依據(jù)。

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EvaluationofGasDriveScreeningIndexLimitandPotentialinOffshoreOilfield

XIEXiaoqing1,2KANGXiaodong1,2ZENGYang1,2SHIYao1,2CHENGuohong3DUQingjun4

(1.State Key Laboratory of Offshore Oil Exploitation, Beijing 100028, China; 2.CNOOC Research Institute Ltd., Beijing 100028, China; 3. Engineering Technology Branch of CNOOC Energy Development Co. Ltd., Tianjin 300450, China; 4.School of Earth Science and Technology, China University of Petroleum(Huadong), Qingdao Shandong 266580, China)

The reservoir physical property and oil property are good in the west of south China sea and east of Zhujiangkou basin, and the capacity is high in these areas. But at present some reservoir had entered high water cut stage, so production declines greatly. Therefore, it is an urgent need to improve oilfield development effect and oil recovery. By cumulative frequency mathematical statistics method, the reservoir screening index limit of CO2miscible flooding, immiscible CO2flooding, hydrocarbon miscible flooding and hydrocarbon immiscible flooding were established. The candidate oilfield blocks of the south China sea area were screened, and the effect of gas drive was predicted through numerical simulation. The results show that the blocks suitable for gas drive, mainly distributed in Weizhou and Huizhou oilfield groups, with great recovery potential.

gas drive; screening index limit; potential evaluation; cumulative frequency method; enhancing oil recovery

2017-09-11

“十三五”國家科技重大專項(xiàng) “海上油田化學(xué)驅(qū)油技術(shù)”(2016ZX05025-003)

謝曉慶(1982 — )，男，博士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)橛蜌馓镩_發(fā)工程和提高采收率技術(shù)。

TE357

A

1673-1980(2017)06-0055-04